Contribution à la modélisation de l'interaction lumière-matière pour la visualisation réaliste en synthèse d'image

par Patrick Callet

Thèse de doctorat en Sciences et techniques du bâtiment

Sous la direction de Christian Bouville.

Soutenue en 1993

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris .

mots clés

• Lancer de rayons
• Roughness
• Infographie
• Lumière

Résumé

Le cadre général de ce travail se situe principalement au niveau de la modélisation de l'interaction locale du rayonnement visible avec la matière. La visualisation réaliste en infographie n'est possible que si les lois de la physique (classique) sont utilisées. Cette mise en œuvre des lois connues des physiciens a été faite avec le souci permanent de la recherche des données pertinentes de la modélisation (indice de réfraction complexe systématique, par exemple). Plusieurs modèles sont proposés dans un ordre de complexité croissante. La réflexion métallique est complètement décrite et illustrée sans l'approximation de Cook sur les facteurs de Fresnel et le calcul est plus rapide pour un résultat nettement meilleur. La description des milieux homogènes ne posant pas de problèmes les milieux diffusants pigmentés et colorés sont décrits puis modélisés, d'abord la diffusion simple selon Rayleigh et Mie, puis la diffusion multiple qui assure la connexion avec les théories de l'interaction globale du rayonnement avec la matière. Les domaines d'application aux milieux diffusants opaques ont été représentés sur un exemple historique reconstitué. La modélisation de la rugosité des interfaces est prise en compte dans tous les modèles ; un modèle interférentiel à couche superficielle est proposé pour tenir compte d'effets de surface rencontrés dans les matériaux réels, ce modèle fonctionne quelle que soit l'épaisseur de la couche superficielle et est en quelque sorte une généralisation des résultats précédents. Une vingtaine d'images en couleur illustre les aspects importants des modèles mis en œuvre dans un algorithme de lancer de rayons distribué.

Titre traduit

Contribution to modeling light-matter interaction for realistic visualisation in computer generated imagery

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